JP2003029068A - 光導波路およびその形成方法 - Google Patents
光導波路およびその形成方法Info
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- JP2003029068A JP2003029068A JP2001210633A JP2001210633A JP2003029068A JP 2003029068 A JP2003029068 A JP 2003029068A JP 2001210633 A JP2001210633 A JP 2001210633A JP 2001210633 A JP2001210633 A JP 2001210633A JP 2003029068 A JP2003029068 A JP 2003029068A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】コア層とクラッド層の屈折率差が十分大きく、
光損失を抑制し、スループットが高い光導波路およびそ
の形成方法を提供する。 【解決手段】石英基板１を用意し、この石英基板１上
に、プラズマＣＶＤによりＳｉＮｘ：Ｈ膜２を形成し、
マスクを介してＸ線を選択的に照射し、照射部の屈折率
変化を誘起し、照射部の屈折率を増大させた光導波路の
コア層３を形成し、ＳｉＯ２膜からなるクラッド層４を
プラズマＣＶＤにより形成して光導波路を完成させる。
光損失を抑制し、スループットが高い光導波路およびそ
の形成方法を提供する。 【解決手段】石英基板１を用意し、この石英基板１上
に、プラズマＣＶＤによりＳｉＮｘ：Ｈ膜２を形成し、
マスクを介してＸ線を選択的に照射し、照射部の屈折率
変化を誘起し、照射部の屈折率を増大させた光導波路の
コア層３を形成し、ＳｉＯ２膜からなるクラッド層４を
プラズマＣＶＤにより形成して光導波路を完成させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光導波路およびそ
の形成方法に係り、特に、光ファイバー、微小光学部
品、光回路、フォトニック結晶などの応用光学分野で使
われる光学材料の屈折率の制御技術に関する。
の形成方法に係り、特に、光ファイバー、微小光学部
品、光回路、フォトニック結晶などの応用光学分野で使
われる光学材料の屈折率の制御技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】光回路においては、光を低損失で所定の
場所まで導くことが主要課題の一つである。その基本原
理は、コアとクラッド間の屈折率差によって、光を光導
波路内に閉じ込めることである。
場所まで導くことが主要課題の一つである。その基本原
理は、コアとクラッド間の屈折率差によって、光を光導
波路内に閉じ込めることである。
【０００３】これまで、光通信の主要部品である光ファ
イバーのコアには、Ｇｅドープシリカ（ＳｉＯ２）ガラ
スが母材として用いられてきた。一般的なシングルモー
ド光ファイバのクラッドおよびコアの材料には、それぞ
れ純粋なシリカガラス、３．１ｍｏｌ％のＧｅ添加シリ
カガラスが使用されていて、クラッドとコアの間の屈折
率差は、０．５から２．０μｍの各波長において０．０
０６程度である。
イバーのコアには、Ｇｅドープシリカ（ＳｉＯ２）ガラ
スが母材として用いられてきた。一般的なシングルモー
ド光ファイバのクラッドおよびコアの材料には、それぞ
れ純粋なシリカガラス、３．１ｍｏｌ％のＧｅ添加シリ
カガラスが使用されていて、クラッドとコアの間の屈折
率差は、０．５から２．０μｍの各波長において０．０
０６程度である。
【０００４】プレーナ型光回路の場合は、回路を構成す
る上で光導波路の向きを曲げる必要があり、より大きな
屈折率差を利用した光導波路が要求される。何故なら屈
折率差の大小によって回路の大きさが左右され、結果的
にデバイスの集積度が決定されるからである。例えば９
０°の角度で光導波路を曲げたときに、波長１．５５μ
ｍでの損失を０．１ｄＢ以下に抑えようとすれば、Ｇｅ
添加シリカガラスコアと純粋シリカガラスクラッドの間
の屈折率差が０．３なら曲率半径が２５ｍｍ以上、屈折
率差が０．７５なら曲率半径が５ｍｍ以上でなければな
らない。
る上で光導波路の向きを曲げる必要があり、より大きな
屈折率差を利用した光導波路が要求される。何故なら屈
折率差の大小によって回路の大きさが左右され、結果的
にデバイスの集積度が決定されるからである。例えば９
０°の角度で光導波路を曲げたときに、波長１．５５μ
ｍでの損失を０．１ｄＢ以下に抑えようとすれば、Ｇｅ
添加シリカガラスコアと純粋シリカガラスクラッドの間
の屈折率差が０．３なら曲率半径が２５ｍｍ以上、屈折
率差が０．７５なら曲率半径が５ｍｍ以上でなければな
らない。
【０００５】一方、材料の屈折率差を利用した光デバイ
スとして、ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexin
g：波長多重通信）において波長分離用フィルタとして
用いられるファイバーブラッググレーティングがある。
典型的な構造のものでは、屈折率変調周期が約０．５μ
ｍ、グレーティング長が約１０ｍｍあり、その間に約２
０，０００層ものグレーティング（回折格子）が刻み込
まれている。この場合、グレーティングの形成には、Ｇ
ｅ添加シリカガラスに２４０ｎｍ附近の紫外線を照射す
ることにより生じる紫外線誘起屈折率増大現象を利用し
ている。このような光誘起屈折率変化は、ポリイミドな
どの有機材料をべースにした光導波路にも応用され、光
回路形成のための基礎技術になっている。
スとして、ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexin
g：波長多重通信）において波長分離用フィルタとして
用いられるファイバーブラッググレーティングがある。
典型的な構造のものでは、屈折率変調周期が約０．５μ
ｍ、グレーティング長が約１０ｍｍあり、その間に約２
０，０００層ものグレーティング（回折格子）が刻み込
まれている。この場合、グレーティングの形成には、Ｇ
ｅ添加シリカガラスに２４０ｎｍ附近の紫外線を照射す
ることにより生じる紫外線誘起屈折率増大現象を利用し
ている。このような光誘起屈折率変化は、ポリイミドな
どの有機材料をべースにした光導波路にも応用され、光
回路形成のための基礎技術になっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】光導波路における課題
は、現在主に使われているコアとクラッドの材料の屈折
率差が十分でないため、光導波路内に光を低損失で閉じ
込めるためには、緩やかなカーブの曲線に沿って光導波
路を曲げざるを得ず、結果として光回路のサイズが大き
くなるという点であった。Ｇｅ添加シリカガラス光導路
においては、ＧｅＯ２成分の濃度を３０ｍｏｌ％程度に
まで高めてやっと２％の屈折率差が得られる。ＴｉＯ２
やＡｌ２Ｏ３をドーピングして高屈折率化する試みも、
これら異種材料の添加により光損失が増大するという問
題があった。
は、現在主に使われているコアとクラッドの材料の屈折
率差が十分でないため、光導波路内に光を低損失で閉じ
込めるためには、緩やかなカーブの曲線に沿って光導波
路を曲げざるを得ず、結果として光回路のサイズが大き
くなるという点であった。Ｇｅ添加シリカガラス光導路
においては、ＧｅＯ２成分の濃度を３０ｍｏｌ％程度に
まで高めてやっと２％の屈折率差が得られる。ＴｉＯ２
やＡｌ２Ｏ３をドーピングして高屈折率化する試みも、
これら異種材料の添加により光損失が増大するという問
題があった。
【０００７】また、最近、多くの研究例が報告されてい
るＳｉ細線光導波路の形成においては、ＳＯＩ（Silico
n On Insulator）基板を用い、反応性エッチングによっ
て上層のＳｉ薄膜を細線状に加工するのが一般的であ
る。この場合には、高アスペクト比のエッチングパタン
を加工するため、スループットが低い、光損失を抑制す
るのに不可欠な加工表面の平滑さが不十分であるなどの
問題点があるため、未だに研究の域を出ていないのが現
状である。
るＳｉ細線光導波路の形成においては、ＳＯＩ（Silico
n On Insulator）基板を用い、反応性エッチングによっ
て上層のＳｉ薄膜を細線状に加工するのが一般的であ
る。この場合には、高アスペクト比のエッチングパタン
を加工するため、スループットが低い、光損失を抑制す
るのに不可欠な加工表面の平滑さが不十分であるなどの
問題点があるため、未だに研究の域を出ていないのが現
状である。
【０００８】一方で、紫外線誘起屈折率変化を利用する
光導波路の形成では、多くの材料でせいぜい１０−４か
ら１０−３台の屈折率変化しか得られていない。ファイ
バーブラッググレーティングの場合には、光デバイスと
して要求されるフィルター効果を満足するために、１０
ｍｍものグレーティング長が必要であった。もしある材
料において大きな屈折率変化が得られるなら、グレーテ
ィング長をもっと短くすることが可能になる。より大き
な屈折率変化が必要な場合には、水素を高濃度で拡散さ
せ、紫外線誘起屈折率変化の増感を図るが、それでも屈
折率変化は高々１０−３台に留まっていた。
光導波路の形成では、多くの材料でせいぜい１０−４か
ら１０−３台の屈折率変化しか得られていない。ファイ
バーブラッググレーティングの場合には、光デバイスと
して要求されるフィルター効果を満足するために、１０
ｍｍものグレーティング長が必要であった。もしある材
料において大きな屈折率変化が得られるなら、グレーテ
ィング長をもっと短くすることが可能になる。より大き
な屈折率変化が必要な場合には、水素を高濃度で拡散さ
せ、紫外線誘起屈折率変化の増感を図るが、それでも屈
折率変化は高々１０−３台に留まっていた。
【０００９】本発明の目的は、上記従来技術の課題を解
決し、コア層とクラッド層の屈折率差が十分大きく、光
損失を抑制し、スループットが高い光導波路およびその
形成方法を提供することにある。
決し、コア層とクラッド層の屈折率差が十分大きく、光
損失を抑制し、スループットが高い光導波路およびその
形成方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の光導波路は、水素化シリコン窒化膜からな
ることを特徴とする。
に、本発明の光導波路は、水素化シリコン窒化膜からな
ることを特徴とする。
【００１１】また、光導波路の形成方法は、水素化シリ
コン窒化膜を形成する第１の工程と、前記水素化シリコ
ン窒化膜に紫外からＸ線領域の光を照射することによ
り、屈折率が異なる領域を形成する第２の工程とを有す
ることを特徴とする。
コン窒化膜を形成する第１の工程と、前記水素化シリコ
ン窒化膜に紫外からＸ線領域の光を照射することによ
り、屈折率が異なる領域を形成する第２の工程とを有す
ることを特徴とする。
【００１２】また、光導波路の形成方法は、前記第２の
工程において、屈折率が異なる領域を縞状に形成し、グ
レーティングを形成することを特徴とする。
工程において、屈折率が異なる領域を縞状に形成し、グ
レーティングを形成することを特徴とする。
【００１３】本発明では、上記の構成により、コア層と
クラッド層の材料の屈折率差が十分大きく、光損失を抑
制し、スループットが高い光導波路およびその形成方法
を提供することができる。
クラッド層の材料の屈折率差が十分大きく、光損失を抑
制し、スループットが高い光導波路およびその形成方法
を提供することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
の形態について詳細に説明する。なお、以下で説明する
図面で、同一機能を有するものは同一符号を付け、その
繰り返しの説明は省略する。
の形態について詳細に説明する。なお、以下で説明する
図面で、同一機能を有するものは同一符号を付け、その
繰り返しの説明は省略する。
【００１５】実施の形態１
本実施の形態１では、例えば水素を３０〜５０ｍｏｌ％
膜中に含む水素化シリコン窒化膜（ＳｉＮｘ：Ｈ膜）を
材料に用い、高エネルギーの光照射により大きな屈折率
変化を起こすことを見出した。一般に、プラズマＣＶＤ
（Chemical Vapor Deposition）では、イオン化したラ
ジカルが基板に付着し、相互に結合することによってネ
ットワークが形成される。水素系の原料ガスを用いる
と、水素終端されたラジカルが主な反応種となるが、基
板表面ですべての結合手がＳｉ−Ｎ結合としてネットワ
ークに寄与するわけではなく、水素終端部が残った場所
には必然的に空隙が生成されることになる。このような
構造は準安定であり、内殻励起が可能な短波長の光照射
により構造緩和を引き起こすことが可能である。大量の
水素を含有するＳｉＮｘ：Ｈ膜を堆積するには、このよ
うな特徴を有するプラズマＣＶＤが最適である。原材料
ガスには例えばＳｉＨ４とＮＨ３の混合ガス、あるいは
ＳｉＨ４、Ｎ２、Ｈ２の混合ガスを用いればよい。ある
いはＮ２とＨ２の混合ガス雰囲気下でシリコンターゲッ
トをスパッタリングすることによってもＳｉＮｘ：Ｈ膜
を堆積することができる。一方、ＬＰＣＶＤ（Low Pres
ure Chemical Vapor Deposition）等の手法を用いる
と、最初から密度の高い薄膜が得られ、十分な屈折率変
化を起こさせるための膜中の余地が失われてしまう。
膜中に含む水素化シリコン窒化膜（ＳｉＮｘ：Ｈ膜）を
材料に用い、高エネルギーの光照射により大きな屈折率
変化を起こすことを見出した。一般に、プラズマＣＶＤ
（Chemical Vapor Deposition）では、イオン化したラ
ジカルが基板に付着し、相互に結合することによってネ
ットワークが形成される。水素系の原料ガスを用いる
と、水素終端されたラジカルが主な反応種となるが、基
板表面ですべての結合手がＳｉ−Ｎ結合としてネットワ
ークに寄与するわけではなく、水素終端部が残った場所
には必然的に空隙が生成されることになる。このような
構造は準安定であり、内殻励起が可能な短波長の光照射
により構造緩和を引き起こすことが可能である。大量の
水素を含有するＳｉＮｘ：Ｈ膜を堆積するには、このよ
うな特徴を有するプラズマＣＶＤが最適である。原材料
ガスには例えばＳｉＨ４とＮＨ３の混合ガス、あるいは
ＳｉＨ４、Ｎ２、Ｈ２の混合ガスを用いればよい。ある
いはＮ２とＨ２の混合ガス雰囲気下でシリコンターゲッ
トをスパッタリングすることによってもＳｉＮｘ：Ｈ膜
を堆積することができる。一方、ＬＰＣＶＤ（Low Pres
ure Chemical Vapor Deposition）等の手法を用いる
と、最初から密度の高い薄膜が得られ、十分な屈折率変
化を起こさせるための膜中の余地が失われてしまう。
【００１６】ＳｉＮｘ：Ｈ膜は、光回路で利用される波
長域０．５〜２μｍにおいて透明であり、シリコンベー
スの光回路との整合性がよい。また、屈折率がほぼ２に
近く、ＳｉＯ２の屈折率１．５よりも高く、ＳｉＯ２を
クラッド層として用いることができる。
長域０．５〜２μｍにおいて透明であり、シリコンベー
スの光回路との整合性がよい。また、屈折率がほぼ２に
近く、ＳｉＯ２の屈折率１．５よりも高く、ＳｉＯ２を
クラッド層として用いることができる。
【００１７】固体材料に真空紫外から軟Ｘ線領域の光を
照射すると、内殻電子が励起され、内殻に正孔ができ
る。続いて起きるオージェ脱励起により、価電子帯に複
数の正孔が生成する。正孔間のクーロン反発により化学
結合が切断されると同時に、膜中の空格子点を減らす方
向に結合の組み替えが起きて、材料が緻密化する。この
ような構造変化により、照射により大きな屈折率変化が
もたらされる。
照射すると、内殻電子が励起され、内殻に正孔ができ
る。続いて起きるオージェ脱励起により、価電子帯に複
数の正孔が生成する。正孔間のクーロン反発により化学
結合が切断されると同時に、膜中の空格子点を減らす方
向に結合の組み替えが起きて、材料が緻密化する。この
ような構造変化により、照射により大きな屈折率変化が
もたらされる。
【００１８】実際にプラズマＣＶＤによりＳｉ基板上に
膜厚２８０ｎｍのＳｉＮｘ：Ｈ膜を堆積した後、エネル
ギー１００ｅＶ以上の真空紫外〜軟Ｘ線領域の白色放射
光を照射して本発明の作用を検証した。
膜厚２８０ｎｍのＳｉＮｘ：Ｈ膜を堆積した後、エネル
ギー１００ｅＶ以上の真空紫外〜軟Ｘ線領域の白色放射
光を照射して本発明の作用を検証した。
【００１９】図３は当該ＳｉＮｘ：Ｈ膜へ白色放射光を
照射する前と後の可視分光エリプソメトリーにより測定
したエリプソ角のスペクトルを示す図である。
照射する前と後の可視分光エリプソメトリーにより測定
したエリプソ角のスペクトルを示す図である。
【００２０】図３は、白色放射光の照射に伴い、スペク
トル全体が高エネルギー側にシフトしており、ネットワ
ークが再構築されたことを示している。基板温度を変え
て白色放射光を照射したところ、放射光照射は７００℃
以上での加熱と同等の効果があり、屈折率変化分は照射
時の温度にあまり依存しないことが分かった。
トル全体が高エネルギー側にシフトしており、ネットワ
ークが再構築されたことを示している。基板温度を変え
て白色放射光を照射したところ、放射光照射は７００℃
以上での加熱と同等の効果があり、屈折率変化分は照射
時の温度にあまり依存しないことが分かった。
【００２１】定組成の窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）、結
晶シリコン（ｃ−Ｓｉ）、空格子（void）の三成分が混
合した単層膜モデルを仮定して、ブルッゲマン（Brugge
man）有効媒質近似により分光エリプソスペクトルを解
析した。実験で得られたスペクトルとのフィッティング
を行って各成分の体積分率と全体膜厚を算出したとこ
ろ、照射前の膜組成としては、空格子体積分率１５％、
結晶シリコン体積分率４％が得られた。ここで、結晶シ
リコンは、組成ｘ＜４／３が示す過剰なＳｉ原子の存在
形態としてのＳｉ−Ｓｉ結合成分の誘電応答への寄与を
表しており、また、空格子はプラズマＣＶＤに特有な膜
中の空格子点の誘電応答への寄与を表している。照射に
伴い、ＳｉＮｘ：Ｈ膜全体で膜厚が１０％程度減少し
た。これは、結晶シリコン分率と空格子分率が４〜６割
程度減少することによる寄与が主であることが分かっ
た。
晶シリコン（ｃ−Ｓｉ）、空格子（void）の三成分が混
合した単層膜モデルを仮定して、ブルッゲマン（Brugge
man）有効媒質近似により分光エリプソスペクトルを解
析した。実験で得られたスペクトルとのフィッティング
を行って各成分の体積分率と全体膜厚を算出したとこ
ろ、照射前の膜組成としては、空格子体積分率１５％、
結晶シリコン体積分率４％が得られた。ここで、結晶シ
リコンは、組成ｘ＜４／３が示す過剰なＳｉ原子の存在
形態としてのＳｉ−Ｓｉ結合成分の誘電応答への寄与を
表しており、また、空格子はプラズマＣＶＤに特有な膜
中の空格子点の誘電応答への寄与を表している。照射に
伴い、ＳｉＮｘ：Ｈ膜全体で膜厚が１０％程度減少し
た。これは、結晶シリコン分率と空格子分率が４〜６割
程度減少することによる寄与が主であることが分かっ
た。
【００２２】図４は、当該ＳｉＮｘ：Ｈ膜へ白色放射光
を照射する前と後の、当該白色放射光の光エネルギー
（電子ボルト）に対する屈折率ｎの値をプロットした屈
折率のスペクトルを示す図である。
を照射する前と後の、当該白色放射光の光エネルギー
（電子ボルト）に対する屈折率ｎの値をプロットした屈
折率のスペクトルを示す図である。
【００２３】光エネルギーが１．９６ｅＶ（波長６３３
ｎｍ）での屈折率ｎの値は、１．９２から１．９６へと
０．０４（２％）増大した。長波長側になるほど屈折率
変化は大きくなる傾向が見られ、光通信で使われる波長
１．５５μｍ（光エネルギー０．８ｅＶ）では、０．０
４よりさらに大きな値が期待できる。
ｎｍ）での屈折率ｎの値は、１．９２から１．９６へと
０．０４（２％）増大した。長波長側になるほど屈折率
変化は大きくなる傾向が見られ、光通信で使われる波長
１．５５μｍ（光エネルギー０．８ｅＶ）では、０．０
４よりさらに大きな値が期待できる。
【００２４】図１（ａ）〜（ｄ）は、本実施の形態１の
光導波路の形成方法を示す工程断面図である。
光導波路の形成方法を示す工程断面図である。
【００２５】まず、図１（ａ）に示すように、石英基板
１を用意する。
１を用意する。
【００２６】次に、工程１において、図１（ｂ）に示す
ように、この石英基板１上に、プラズマＣＶＤによりＳ
ｉＮｘ：Ｈ膜２を形成する。
ように、この石英基板１上に、プラズマＣＶＤによりＳ
ｉＮｘ：Ｈ膜２を形成する。
【００２７】次に、工程２において、Ｘ線マスク（図示
省略）を介してＸ線を選択的に照射し、照射部の屈折率
変化を誘起し、照射部の屈折率を増大させる。すなわ
ち、ＳｉＮｘ：Ｈ膜２において、図１（ｃ）に示すよう
に、Ｘ線の照射により屈折率の増大した領域は、周囲の
非照射領域との屈折率差により、光導波路のコア層３と
なる。
省略）を介してＸ線を選択的に照射し、照射部の屈折率
変化を誘起し、照射部の屈折率を増大させる。すなわ
ち、ＳｉＮｘ：Ｈ膜２において、図１（ｃ）に示すよう
に、Ｘ線の照射により屈折率の増大した領域は、周囲の
非照射領域との屈折率差により、光導波路のコア層３と
なる。
【００２８】次に、工程３において、図１（ｄ）に示す
ように、ＳｉＯ２膜からなるクラッド層４をプラズマＣ
ＶＤにより形成して光導波路が完成する。
ように、ＳｉＯ２膜からなるクラッド層４をプラズマＣ
ＶＤにより形成して光導波路が完成する。
【００２９】なお、本実施の形態１では、基板として石
英基板１を使用しているが、Ｓｉ基板上に十分な厚さの
Ｓｉ熱酸化膜（ＳｉＯ２膜）を形成したもの等も基板と
して使用可能である。
英基板１を使用しているが、Ｓｉ基板上に十分な厚さの
Ｓｉ熱酸化膜（ＳｉＯ２膜）を形成したもの等も基板と
して使用可能である。
【００３０】本実施の形態１では、レジスト塗布、露
光、現像、エッチング、レジスト除去からなる光導波路
形成の標準的な一連のプロセスを、材料（ＳｉＮｘ：Ｈ
膜２）への光の露光だけでまかない、周囲のクラッド層
４との間で２％もの屈折率差を有するコア層３を形成で
きる。また、このようなプロセス全体の簡略化による高
い寸法精度を望むことができる。また、従来のＧｅ添加
シリカガラス光導波路よりも大きな屈折率差を得ること
ができるので、光導波路の曲げの曲率半径を小さくする
ことが可能となり、光回路の集積化に貢献する。さら
に、確立された近接Ｘ線露光のシステムが利用できるた
め、線幅０．１μｍ程度の精密な細線を形成できる利点
もある。
光、現像、エッチング、レジスト除去からなる光導波路
形成の標準的な一連のプロセスを、材料（ＳｉＮｘ：Ｈ
膜２）への光の露光だけでまかない、周囲のクラッド層
４との間で２％もの屈折率差を有するコア層３を形成で
きる。また、このようなプロセス全体の簡略化による高
い寸法精度を望むことができる。また、従来のＧｅ添加
シリカガラス光導波路よりも大きな屈折率差を得ること
ができるので、光導波路の曲げの曲率半径を小さくする
ことが可能となり、光回路の集積化に貢献する。さら
に、確立された近接Ｘ線露光のシステムが利用できるた
め、線幅０．１μｍ程度の精密な細線を形成できる利点
もある。
【００３１】実施の形態２
図２（ａ）〜（ｆ）は、本発明の実施の形態２のファイ
バーブラッググレーティングの光導波路の形成方法を示
す工程断面図（ただし、（ｅ）は上面図）である。
バーブラッググレーティングの光導波路の形成方法を示
す工程断面図（ただし、（ｅ）は上面図）である。
【００３２】まず、図２（ａ）に示すように、石英基板
１を用意する。
１を用意する。
【００３３】次に、工程１において、図２（ｂ）に示す
ように、この石英基板１上に、プラズマＣＶＤによりＳ
ｉＮｘ：Ｈ膜２を形成する。
ように、この石英基板１上に、プラズマＣＶＤによりＳ
ｉＮｘ：Ｈ膜２を形成する。
【００３４】次に、工程２において、ＳｉＮｘ：Ｈ膜２
上に、レジストを塗布し（図示省略）、光露光あるいは
電子線露光と現像処理を行ってレジスト膜パタンを形成
し、このレジスト膜をマスクとしてＳｉＮｘ：Ｈ膜２の
エッチングを行い、図２（ｃ）に示すように、Ｓｉ
Ｎｘ：Ｈ膜からなる光導波路５を形成する。
上に、レジストを塗布し（図示省略）、光露光あるいは
電子線露光と現像処理を行ってレジスト膜パタンを形成
し、このレジスト膜をマスクとしてＳｉＮｘ：Ｈ膜２の
エッチングを行い、図２（ｃ）に示すように、Ｓｉ
Ｎｘ：Ｈ膜からなる光導波路５を形成する。
【００３５】次に、工程３において、Ｘ線マスク（図示
省略）を介してＸ線を照射し、図２（ｄ）、（ｅ）に示
すように、光導波路５内に縞状に屈折率が変調されたグ
レーティング（回折格子）７を形成する。図２（ｄ）、
（ｅ）において、６はＸ線が照射された高屈折率部であ
る。
省略）を介してＸ線を照射し、図２（ｄ）、（ｅ）に示
すように、光導波路５内に縞状に屈折率が変調されたグ
レーティング（回折格子）７を形成する。図２（ｄ）、
（ｅ）において、６はＸ線が照射された高屈折率部であ
る。
【００３６】次に、工程４において、図２（ｆ）に示す
ように、光導波路５を形成した石英基板１上にＳｉＯ２
膜からなるクラッド層４をプラズマＣＶＤにより形成す
る。
ように、光導波路５を形成した石英基板１上にＳｉＯ２
膜からなるクラッド層４をプラズマＣＶＤにより形成す
る。
【００３７】このようにして短いグレーティング長で、
波長選択性能の高いファイバーブラッググレーティング
が完成する。
波長選択性能の高いファイバーブラッググレーティング
が完成する。
【００３８】本実施の形態２では、Ｘ線の照射部と非照
射部との間で、従来の技術では得にくい大きな屈折率差
を実現することができ、グレーティング長を１ｍｍ以下
にすることが可能である。また、解像度の高い短波長の
Ｘ線を励起光に用いるので、ファイバーブラッググレー
ティングを高集積した光回路の形成が容易になる。さら
に、本実施の形態２でも、確立された近接Ｘ線露光のシ
ステムが利用できるため、線幅０．１μｍ程度の精密な
細線を形成できる利点もある。
射部との間で、従来の技術では得にくい大きな屈折率差
を実現することができ、グレーティング長を１ｍｍ以下
にすることが可能である。また、解像度の高い短波長の
Ｘ線を励起光に用いるので、ファイバーブラッググレー
ティングを高集積した光回路の形成が容易になる。さら
に、本実施の形態２でも、確立された近接Ｘ線露光のシ
ステムが利用できるため、線幅０．１μｍ程度の精密な
細線を形成できる利点もある。
【００３９】以上本発明を実施の形態に基づいて具体的
に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変
更可能であることは勿論である。
に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変
更可能であることは勿論である。
【００４０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の光導波路
およびその形成方法によれば、コア層とクラッド層との
間で大きな屈折率差を有する光導波路を提供できる。ま
たこれにより、光導波路の曲げの曲率半径を小さくする
ことができるなどにより、光回路の高集積化を実現でき
る。また、光の照射領域と非照射領域との間に大きな屈
折率差を形成できるので、グレーティング長の小さなグ
レーティングを有する光導波路を容易に提供できる。
およびその形成方法によれば、コア層とクラッド層との
間で大きな屈折率差を有する光導波路を提供できる。ま
たこれにより、光導波路の曲げの曲率半径を小さくする
ことができるなどにより、光回路の高集積化を実現でき
る。また、光の照射領域と非照射領域との間に大きな屈
折率差を形成できるので、グレーティング長の小さなグ
レーティングを有する光導波路を容易に提供できる。
【図１】（ａ）〜（ｄ）は本発明の実施の形態１の光導
波路の形成方法を示す工程断面図である。
波路の形成方法を示す工程断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｆ）は本発明の実施の形態２のファ
イバーブラッググレーティングの光導波路の形成方法を
示す工程断面図（（ｅ）は上面図）である。
イバーブラッググレーティングの光導波路の形成方法を
示す工程断面図（（ｅ）は上面図）である。
【図３】本発明によるＳｉＮｘ：Ｈ膜へ白色放射光を照
射する前後の可視分光エリプソメトリーにより測定した
エリプソ角のスペクトルを示す図である。
射する前後の可視分光エリプソメトリーにより測定した
エリプソ角のスペクトルを示す図である。
【図４】本発明によるＳｉＮｘ：Ｈ膜へ白色放射光を照
射する前後の、当該白色放射光の光エネルギーに対する
屈折率ｎの値をプロットした屈折率のスペクトルを示す
図である。
射する前後の、当該白色放射光の光エネルギーに対する
屈折率ｎの値をプロットした屈折率のスペクトルを示す
図である。
１…石英基板、２…ＳｉＮｘ：Ｈ膜、３…コア層、４…
クラッド層、５…光導波路、６…高屈折率部、７…グレ
ーティング。
クラッド層、５…光導波路、６…高屈折率部、７…グレ
ーティング。
Claims (3)
- 【請求項１】水素化シリコン窒化膜からなることを特徴
とする光導波路。 - 【請求項２】水素化シリコン窒化膜を形成する第１の工
程と、前記水素化シリコン窒化膜に紫外からＸ線領域の
光を照射することにより、屈折率が異なる領域を形成す
る第２の工程とを有することを特徴とする光導波路の形
成方法。 - 【請求項３】前記第２の工程において、屈折率が異なる
領域を縞状に形成し、グレーティングを形成することを
特徴とする請求項２記載の光導波路の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001210633A JP3723101B2 (ja) | 2001-07-11 | 2001-07-11 | 光導波路の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001210633A JP3723101B2 (ja) | 2001-07-11 | 2001-07-11 | 光導波路の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003029068A true JP2003029068A (ja) | 2003-01-29 |
| JP3723101B2 JP3723101B2 (ja) | 2005-12-07 |
Family
ID=19046071
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001210633A Expired - Fee Related JP3723101B2 (ja) | 2001-07-11 | 2001-07-11 | 光導波路の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3723101B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008107372A (ja) * | 2006-08-18 | 2008-05-08 | Japan Science & Technology Agency | 光導波路作製方法 |
| JP2008209425A (ja) * | 2006-08-18 | 2008-09-11 | Japan Science & Technology Agency | グレーティング作製方法 |
| CN109298484A (zh) * | 2018-12-04 | 2019-02-01 | 中国科学院微电子研究所 | 一种氮化硅光波导及其制造方法 |
| CN111965858A (zh) * | 2020-08-25 | 2020-11-20 | 济南晶正电子科技有限公司 | 一种电光晶体薄膜及其制备方法，及电光调制器 |
-
2001
- 2001-07-11 JP JP2001210633A patent/JP3723101B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| CN111965858A (zh) * | 2020-08-25 | 2020-11-20 | 济南晶正电子科技有限公司 | 一种电光晶体薄膜及其制备方法，及电光调制器 |
| CN111965858B (zh) * | 2020-08-25 | 2024-02-02 | 济南晶正电子科技有限公司 | 一种电光晶体薄膜及其制备方法，及电光调制器 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3723101B2 (ja) | 2005-12-07 |
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